CN115286120A - 电极式人工生态浮岛装置及同步修复水体与底泥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开电极式人工生态浮岛装置及同步修复水体与底泥的方法，属于水体修复技术领域。电极式人工生态浮岛装置，包括埋置于底泥中的三维立体阳极***、漂浮于水面上的三维立体阴极***以及用于连接三维立体阳极***和三维立体阴极***的导线和电阻；该装置可安装于待处理水体中进行修复水体与底泥。本发明中的装置通过建立培养有水生植物的阴极电极增加水体溶解氧含量，将人工生态浮岛与沉积物微生物燃料电池耦合，从而实现黑臭水体和底泥的同步修复；此外，本发明还将传统的二维平面阳极变成三维立体结构，并引入价格低廉的天然导电性黄铁矿作为阳极填料，扩大了阳极电极有效区域，有效促进修复效果。

Description

电极式人工生态浮岛装置及同步修复水体与底泥的方法

技术领域

本发明属于水体修复技术领域，具体涉及电极式人工生态浮岛装置及同步修复水体与底泥的方法。

背景技术

随着工业化进程不断加快和经济水平不断提高，大量污废水随意排放，造成水体富营养化、发黑和发臭等问题，直接影响附近居民的生活质量。目前有很多处理黑臭水体的方法：比如通过控制外污染源改善黑臭水体，或者通过人工生态浮岛对黑臭水体进行原位水生态修复，但都无法对底部的黑臭底泥进行根本性处理。

除此之外，沉积物微生物燃料电池是用于沉积物原位修复的一种生物电化学技术，其作用原理是将阳极置于厌氧的沉积物中，附着于阳极电极的电活性菌可降解沉积物中的有机污染物，产生的电子通过外电路传递给上层水体中的阴极，在阴极氧气结合阳极传递的电子、质子生成水，进而在去除沉积物中有机污染物的同时回收能量。然而，目前沉积物微生物燃料电池在大规模工程化应用推广时面临着两方面的问题：(1)沉积物微生物燃料电池可能因扩大化导致电极区域占比减小，电活性过程效率低下，而传统的电极扩大化手段意味着建设成本的倍增，不利于工程化推广；(2)黑臭水体溶解氧含量低，且复氧能力差，因此在实际应用过程中通常需要采用人工曝气的方式为阴极提供氧气，增加了能耗。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了电极式人工生态浮岛装置及同步修复水体与底泥的方法，采用三维立体电极式人工生态浮岛作为微生物燃料电池，通过增加阳极电极有效区域及建立培养有水生植物的阴极电极增加水体溶解氧含量，实现黑臭水体和底泥的同步修复，而且具有生态观赏价值，保护自然环境。

电极式人工生态浮岛装置，包括埋置于底泥中的三维立体阳极***、漂浮于水面上的三维立体阴极***以及用于连接三维立体阳极***和三维立体阴极***的导线和电阻；

所述三维立体阳极***包括若干个阳极支撑板，若干个阳极支撑板之间形成立体的格网状结构，每个格网形成一个阳极腔，所述阳极腔内填充有阳极电极；

所述三维立体阴极***包括若干个阴极支撑板若干个阴极支撑板之间形成立体的格网状结构，每个格网形成一个阴极腔，所述阴极腔内填充有阴极电极；

所述三维立体阴极***还包括用于支撑若干个阴极支撑板并使若干个阴极支撑板漂浮于水面上的浮体，所述浮体与阴极腔组成的空间内填充有基质材料，并在基质材料上种植有水生植物。

其中，阳极电极和阴极电极的材质为碳材料、金属材料或导电聚合物材料；阳极支撑板和阴极支撑板的材质均为不导电的绝缘材料；

将上述装置安装于待处理的水体中，三维立体阳极***埋置于缺氧的水体底泥中，而三维立体阴极***漂浮于水体表面上，导线连通三维立体阳极***的阳极材料和三维立体阴极***的阴极材料，并在导线上连接电阻构成闭合回路。在底泥中的厌氧微生物的作用下，水体底泥中的有机物被其代谢分解，并产生电子，这些电子可以穿过细胞膜传递到胞外的阳极电极上，即阳极作为厌氧微生物的固体电子受体，这也就是电子传递过程。随后，阳极电子通过外电路(也就是导线和电阻)传递到阴极。阴极位于水体表面，栽种于三维立体阴极***中的水生植物在太阳的光照下进行光合作用释放氧气，氧气接受从阳极传递过来的电子发生还原反应生成水，从而完成产电过程，在这一过程里，底泥中的有机污染物被降解，并同步产生电流。除此之外，三维立体阴极***还能够同步实现水体净化：三维立体阴极***中的水生植物、以及在基质材料、阴极电极、浮体以及植物根系等表面附着的微生物能降解吸收一部分水体中的污染物；同时，水生植物的生长会遮挡水面的阳光，从而抑制藻类的光合作用，从而减少水体发生富营养化的可能。

在此基础上，该装置还包括导电金属材料；所述导电金属材料将每个阳极腔内的阳极电极或者每个阴极腔内的阴极电极串联后，将不同阳极腔内的阳极电极或者不同阴极腔内的阴极电极串联。这种结构将单阳极转化为三维立体多阳极结构，将单阴极转化为三维立体多阴极结构，这种三维立体式阳极大大提高了阳极的表面积，为阳极电活性菌提供了更多的附着位点，并且对底泥起到了一定的固定作用；三维立体式阴极比传统的一片式阴极更利于捕获氧气发生氧还原作用，有利于水体的修复效果。

在此基础上，所述阳极腔的底部设置有阳极强化材料。所述阳极强化材料为黄铁矿。黄铁矿成本低廉、便于获取，并且由于黄铁矿在氧化过程中释放Fe(III)，而Fe(III)可促进电子传递过程，从而进一步促进阳极的电活性过程，将阳极范围进一步扩大到阳极电极以外的区域，加快对底泥的修复过程，从而提高底泥中有机污染物的降解效果。

在此基础上，该装置还包括用于固定三维立体阴极***的固定支架，所述固定支架的底部固定于底泥中。由于三维立体阴极***是漂浮于水面上的，这种结构使三维立体阴极***可以处于一个相对确定的位置，便于观察、检测以及维修，并且三维立体阳极***与三维立体阴极***之间仅通过导线连接，这种固定支架可以提高该微生物燃料电池的整体稳定性。

作为一种具体的方案，所述固定支架包括若干个固定杆，所述固定杆包括第一杆体和第二杆体；所述第二杆体的一端插接于第一杆体内且第二杆体能够沿第一杆体方向运动；所述第二杆体远离第一杆体的一端与浮体固定连接，所述第一杆体远离第二杆体的一端固定于底泥内。由于水生植物需要满足特定的生长环境，三维立体阴极***需要始终漂浮于水面上，这种固定支架的第二杆体能够随着水体运动而上下活动，从而使三维立体阴极***能够在重力和浮力的作用下随着水位上升或者下降，确保其始终漂浮于水体表面。

同步修复水体与底泥的方法，使用上述的电极式人工生态浮岛装置安装于待处理的水体中，这种方法对黑臭水体和底泥进行了同步净化和修复。

作为一种具体方案，该方法通过以下步骤实现：首先将阳极强化材料埋置于泥水交界面下方15cm处的底泥中，将三维立体阳极***放置于阳极强化材料的上方；然后将三维立体阴极***漂浮于水面上，在三维立体阴极***的四周安装固定支架将其固定在三维立体阳极***的上方，使其不随水流漂移；最后在三维立体阳极***和三维立体阴极***之间过导线和电阻连接，形成闭合回路。

本发明的有益之处在于：本发明提出一种适用于黑臭水体及底泥同步修复的电极式人工生态浮岛装置，这种装置一方面将传统的二维平面阳极变成三维立体结构，并引入价格低廉的天然导电性黄铁矿作为阳极填料，进一步扩大阳极的电活性范围，有效促进修复效果，另一方面，通过将人工生态浮岛与沉积物微生物燃料电池耦合，利用生物电化学技术强化生态浮岛的修复效果，可利用水体表面的人工生态浮岛中的水生植物根系泌氧为生物电化学阴极提供氧气，实现底泥和水体的同步修复。本发明的装置及方法可应用于受污染的河流、湖泊、沟渠等地表水体及其底泥的修复，运行成本低廉，维护简单，兼具生态效益。

附图说明

图1为实施例1中的装置的整体结构示意图；

图2为实施例1中所述的三维立体阳极***的结构示意图；

图3为实施例1中所述的填充阳极材料后的三维立体阳极***的结构示意图；

图4为实施例1中所述的三维立体阴极***的结构示意图；

图5为实施例1中所述的填充阴极材料后的三维立体阴极***的结构示意图；

图6为实施例3中水体净化的效果图；

图7为实施例3中底泥修复的效果图。

具体实施方式

在本发明中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。

下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种电极式人工生态浮岛装置，包括埋置于底泥中的三维立体阳极***1、漂浮于水面上的三维立体阴极***2以及用于连接三维立体阳极***1和三维立体阴极***2的导线3和电阻4；

具体的，如图2所示，所述三维立体阳极***1包括若干个阳极支撑板1-1，若干个阳极支撑板1-1之间交错设置，形成立体的格网状结构(格网可以为菱形或者正方形、长方形)，每个格网为一个阳极腔1-11，所述阳极腔1-11内设置有阳极电极1-2，如图3；其中，若干个阳极支撑板1-1之间可以通过拼接的方式连接并固定，所述阳极电极1-2可以贴合于阳极支撑板1-1的表面(也就是阳极腔1-11的内壁上)或者填充到每个格网内；

如图4所示，所述三维立体阴极***2包括若干个阴极支撑板2-1，若干个阴极支撑板2-1之间交错设置，形成立体的格网状结构(格网可以为菱形或者正方形、长方形)，每个格网为一个阴极腔2-11，所述阴极腔2-11内设置有阴极电极2-2，如图5；其中，若干个阴极支撑板2-1之间可以通过拼接的方式连接并固定，所述阴极电极2-2可以贴合于阴极支撑板2-1的表面(也就是阴极腔2-11的内壁上)或者填充到每个格网内；

如图4和5所示，所述三维立体阴极***2还包括用于支撑若干个阴极支撑板2-1并使若干个阴极支撑板2-1漂浮于水面上的浮体2-3，所述浮体2-3与阴极腔2-11组成的空间内填充有基质材料，并在基质材料上种植有水生植物；作为一种具体方案，所述浮体2-3的材质可以为塑料、泡沫板、竹子、木条、藤条、新型高分子轻质材料(如聚氯乙烯发泡板、聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫、水溶性聚氨酯、聚丙烯)等，只需要能够为三维立体阴极***2提供足够的浮力，使之与重力平衡，从而漂浮在水面上即可；所述浮体2-3可以通过螺丝、捆扎绳等方式与阴极支撑板2-1之间固定连接。

将上述装置安装于待处理的水体中，三维立体阳极***1埋置于缺氧的水体底泥中，而三维立体阴极***2漂浮于水体表面上，导线3连通三维立体阳极***1的阳极材料1-2和三维立体阴极***2的阴极材料2-2，并在导线3上连接电阻4构成闭合回路。在底泥中的厌氧微生物的作用下，水体底泥中的有机物被其代谢分解，并产生电子，这些电子可以穿过细胞膜传递到胞外的阳极电极1-2上，即阳极作为厌氧微生物的固体电子受体，这也就是电子传递过程。随后，阳极电子通过外电路(也就是导线3和电阻4)传递到阴极。阴极位于水体表面，栽种于三维立体阴极***2中的水生植物在太阳的光照下进行光合作用释放氧气，氧气接受从阳极传递过来的电子发生还原反应生成水，从而完成产电过程，在这一过程里，底泥中的有机污染物被降解，并同步产生电流。

在修复水体底泥之外，该装置还能够同步实现黑臭水体的修复：三维立体阴极***2中的水生植物生长过程会同化吸收水体中的氮磷等污染物，在三维立体阴极***2的基质材料、阴极电极、浮体以及植物根系等表面附着的微生物也能降解吸收一部分污染物。同时，水生植物的生长会遮挡水面的阳光，从而抑制藻类的光合作用，从而减少水体发生富营养化的可能。

此外，为了适应水生植物的生长，所述阴极支撑板2-1以及浮体2-3的表面上均设置有用于水流通过的开孔，能够容许水体自由流动；

所述基质材料用于固定植物和微生物，并能够使其附着挂膜；可以采用但不仅限于以下材质：陶粒、火山岩、沸石、砾石、石英砂、膨胀蛭石、活性炭、麦饭石、海绵、碳素纤维球、牡蛎壳、生物基材料等颗粒材料中的一种或几种，铺设时可以采用层铺设或混合均匀后铺设的方式；

所述水生植物需要适宜水培，在此选择净化能力强且生长快的水生植物，包括但不限于水稻、黑麦草、美人蕉、水竹、芦苇、菖蒲、香蒲、香菇草、灯芯草、凤眼莲、紫芋、水芹、空心菜、鸢尾、睡莲和狐尾藻等，在种植过程中，可以根据格网的面积和植物株体大小来安排种植数量。

为了使三维立体阳极***1和三维立体阴极***2能够充分的发挥各自的作用，其中，所述阳极支撑板1-1和阴极支撑板2-1均为不导电的绝缘材料，包括但不限于：聚乙烯、石棉、橡胶板、木板等，也可以为其中一种或几种的组合。所述阳极电极1-2和阴极电极2-2的材质可以为：碳材料、金属材料或者导电聚合物材料，具体包括但不限于：碳布、碳毡、碳刷、碳纳米管、石墨烯、石墨毡、石墨板、石墨棒、石墨颗粒、颗粒活性炭、生物炭等中的一种或几种。

由于三维立体阳极***1和三维立体阴极***2均为立体的格网状结构，若干个阳极腔1-11内填充的阳极电极1-2之间的连接方式有很多，同理，若干个阴极腔2-11内填充的阴极电极2-2之间的连接方式也有很多，在此，如图3和5所示，本发明给出一种具体可实施的方案：该装置还包括导电金属材料5；所述导电金属材料5将每个阳极腔1-11内的阳极电极1-2或者每个阴极腔2-11内的阴极电极2-2串联后，将不同阳极腔1-11内的阳极电极1-2或者不同阴极腔2-11内的阴极电极2-2串联。其中，所述导电金属材料5包括但不限于铜丝、钛丝、钛网、钛板、不锈钢网、镍网等的一种或几种。

这种结构将单阳极转化为三维立体多阳极结构，将单阴极转化为三维立体多阴极结构，这种三维立体式阳极大地提高了阳极的表面积，为阳极电活性菌提供了更多的附着位点，并且对底泥起到了一定的固定作用；三维立体式阴极比传统的一片式阴极更利于捕获氧气发生氧还原作用，有利于水体的修复效果。

下面以阳极为例对导电金属材料5的连接及排布方式进行详细说明，不同类型的阳极电极1-2，与导电金属材料5之间的连接方式不同：

若阳极电极1-2为碳布、碳毡、石墨毡等柔性材料，则导电金属材料5可以采用类似缝针的方式穿过阳极电极1-2将两个阳极电极1-2连通；

若阳极电极1-2为碳板、石墨板等板状材料，则导电金属材料5可以夹在两个阳极电极板之间，形成三明治结构，其中，导电金属材料5可以采用金属板或金属网，与两个阳极电极板之间错位搭接固定以连通两个阳极电极板；

若阳极电极1-2为活性炭、颗粒碳等颗粒状结构，则在颗粒电极中预埋网状的导电金属材料5(如不锈钢网)以增加接触面积，促进导电；

若阳极电极1-2为碳刷、石墨刷等刷状材料，这种电极是将等长的碳纤维丝均匀的绞缠于两根螺旋缠绕的钛丝之间制备而成的，因此这类电极用钛丝将电极刷串连起来即可；

将每个阳极腔1-11内的阳极电极1-2进行串联之后，可以采用铜丝或钛丝将不同的阳极腔1-11内的阳极电极1-2串联，连接过程中可以利用焊锡枪将导电金属材料5(如铜丝或钛丝)与阳极电极1-2连接。作为一种优选的方案，本实施例中，所述阳极腔1-11按照S型或蛇形的路线进行串联。

阴极与阳极的结构基本类似，在此不再赘述。

在此基础上，所述阳极腔1-11的底部设置有阳极强化材料1-3。所述阳极强化材料1-3为黄铁矿。这种黄铁矿的长度或粒径均可以根据实际需求调节，最小尺寸5mm，最大长度依据处理水体面积及处理水质确定，在此不做限制。黄铁矿成本低廉、便于获取，并且由于黄铁矿在氧化过程中释放Fe(III)，而Fe(III)可促进电子传递过程，从而进一步促进阳极的电活性过程，将阳极范围进一步扩大到阳极电极以外的区域，加快对底泥的修复过程，从而提高底泥中有机污染物的降解效果。

在此基础上，如图1所示，该装置还包括用于固定三维立体阴极***2的固定支架6，所述固定支架6的底部固定于底泥中。作为一种具体方案，所述固定支架6包括若干个固定杆6-1(图1中为4个)，所述固定杆6-1包括第一杆体6-11和第二杆体6-12；所述第一杆体6-11和第二杆体6-12为管径不同的管体，所述第二杆体6-12的外径小于第一杆体6-11的内径，所述第二杆体6-12的一端插接于第一杆体6-11内且第二杆体6-12能够沿第一杆体6-11方向运动；所述第二杆体6-12远离第一杆体6-11的一端与浮体2-3固定连接，所述第一杆体6-11远离第二杆体6-12的一端固定于底泥内。

由于本发明的水生植物需要满足特定的生长环境，因此三维立体阴极***2需要始终漂浮于水面上，而水中环境始终处于变化的状态，本发明的这种固定支架6的第二杆体6-12能够随着水体运动而上下活动，从而使三维立体阴极***2能够在重力和浮力的作用下随着水位上升或者下降，确保其始终漂浮于水体表面。在此需要说明的是，本发明中的第二杆体6-12和第一杆体6-11的长度均足够长，其长度能够确保水面上涨时第二杆体6-12不脱离第一杆体6-11。

作为一种具体方案，所述浮体2-3上设置有与固定杆6-1数量对应的安装孔2-4，安装时，每个固定杆6-1的底部(也就是第一杆体6-11远离第二杆体6-12的一端)***底泥中固定，顶部(也就是第二杆体6-12远离第一杆体6-11的一端)与浮体2-3在安装孔2-4处通过螺丝等方式固定连接。

该装置的安装使用方法：首先选定待处理的水体(该水体包括底泥和黑臭水体)，在底泥距泥水交界面下方15cm处铺设一层黄铁矿矿石作为阳极强化材料1-3，在黄铁矿矿石上方放置三维立体阳极***1；然后在水体表面放置三维立体阴极***2，使其漂浮于水面上，在三维立体阴极***2的阴极腔2-11内加入基质材料，并种植水生植物；之后在三维立体阴极***2的四周安装固定支架6将其固定在三维立体阳极***1的上方，使其不随水流漂移；最后在三维立体阳极***1和三维立体阴极***2之间过导线3和电阻4连接，形成闭合回路。

实施例2

一种同步修复水体与底泥的方法，使用实施例1中的电极式人工生态浮岛装置，将该装置的三维立体阳极***1固定于底泥中，将三维立体阴极***2漂浮于水面上，在三维立体阳极***1和三维立体阴极***2之间过导线3和电阻4连接，形成闭合回路。其中，作为一种优选方案，所述阳极强化材料1-3埋置于泥水交界面下方15cm处的底泥中。

这种方法同时从两个方面对黑臭水体和底泥分别进行同步净化和修复：

第一方面：由三维立体阳极***1和三维立体阴极***2构成的微生物燃料电池；该微生物燃料电池的阳极和阴极分别置于黑臭水体底层的沉积物和上层水体中，沉积物中的土著微生物可附着在阳极电极上，降解沉积物中丰富的有机物，并将产生的电子通过外电路传递给上层水体中的阴极，阴极利用生态浮岛中植物光合作用释放和根系分泌的氧气作为电子受体，接受阳极通过导线传递过来的电子被还原，从而在整个***中形成闭合回路，产生电流，在实现底泥处理的同时产生了电能，弱电流可以在一定程度上刺激微生物的生长，强化水体修复效果。

第二方面：由三维立体阴极***2构成的人工生态浮岛；首先水生植物根茎吸收或吸附水中的氮磷等营养物质，基质材料也具有一定的吸收、吸附作用，从而降低水中的污染物含量；其次，水生植物与微生物具有协同作用，主要体现在水生植物的根系为微生物提供大面积的附着点，植物根部会分泌氧气，从而在其根茎周围形成有氧、缺氧和无氧的交替区域，适合多种微生物生存，从而加快微生物对有机污染物的降解，而微生物能够降解大分子物质，又能进一步促进植物对污染物质的吸收；最后，由于水生植物的覆盖，会减少水面藻类的光合作用，从而抑制水体中藻类的生长。

实施例3

将实施例1中的电极式人工生态浮岛装置放置于一个直径为50cm、高度为60cm、壁厚为8cm的圆筒进行水体净化和底泥修复的模拟。

作为一种具体的方案，所述阳极支撑板1-1和阴极支撑板2-1均采用聚乙烯板；所述阳极电极1-2为碳纤维布，碳纤维布贴合于阳极支撑板1-1上；所述阴极电极2-2为碳毡，碳毡贴合于阴极支撑板2-1；所述导电金属材料5为钛丝，使用1mm的钛丝穿过同一个阳极腔1-2内的碳纤维布将其串联，然后通过焊锡将不同阳极腔1-2内的钛丝按照S型进行串联；使用1.5mm的钛丝穿过同一个阴极腔2-2内的碳毡将其串联，然后通过焊锡将不同阴极腔2-2内的钛丝按照S型进行串联；所述阳极电极1-2的钛丝和阴极电极2-2的钛丝之间通过铜导线连接，并串联一个500Ω的电阻，形成闭合回路。

除此之外，所述阳极强化材料1-3为粒径为5-12mm的天然黄铁矿矿石；所述浮体采用直径48cm，厚度为3cm的高密度聚乙烯板(HDPE)，板上设置有直径为3mm的开孔；所述基质材料为混合均匀的石英砂(粒径5-8mm)和火山岩(粒径7-12mm)，基质材料的厚度为5cm，基质材料上方种植水生植物。

所述水生植物为香蒲、空心菜、水芹，设定初始总生物量为20g/L，将直接购得的水生植物先于25℃时水培一周，洗净根系泥土，移栽至基质材料中，并使其根系穿过浮体2-3的开孔均匀分布。

通过上述装置对水体净化和底泥修复，修复结果如图6和图7所示。在修复之前，圆筒内水体的COD含量为25.4mg/L，氨氮含量为9.4mg/L，底泥中总有机碳含量为234mg/g；经过60天修复后，圆筒内的COD含量为8.6mg/L，氨氮含量为4.5mg/L，总有机碳含量为104mg/g。由此可见，本发明中的装置能够对水体和底泥实现同步修复，并且有显著的效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.电极式人工生态浮岛装置，其特征在于，包括埋置于底泥中的三维立体阳极***(1)、漂浮于水面上的三维立体阴极***(2)以及用于连接三维立体阳极***(1)和三维立体阴极***(2)的导线(3)和电阻(4)；

所述三维立体阳极***(1)包括若干个阳极支撑板(1-1)，若干个阳极支撑板(1-1)之间形成立体的格网状结构，每个格网形成一个阳极腔(1-11)，所述阳极腔(1-11)内填充有阳极电极(1-2)；

所述三维立体阴极***(2)包括若干个阴极支撑板(2-1)，若干个阴极支撑板(2-1)之间形成立体的格网状结构，每个格网形成一个阴极腔(2-11)，所述阴极腔(2-11)内填充有阴极电极(2-2)；

所述三维立体阴极***(2)还包括用于支撑若干个阴极支撑板(2-1)并使若干个阴极支撑板(2-1)漂浮于水面上的浮体(2-3)，所述浮体(2-3)与阴极腔(2-11)组成的空间内填充有基质材料，并在基质材料上种植有水生植物。

2.根据权利要求1所述的电极式人工生态浮岛装置，其特征在于，还包括导电金属材料(5)；所述导电金属材料(5)将每个阳极腔(1-11)内的阳极电极(1-2)或者每个阴极腔(2-11)内的阴极电极(2-2)串联后，将不同阳极腔(1-11)内的阳极电极(1-2)或者不同阴极腔(2-11)内的阴极电极(2-2)串联。

3.根据权利要求1所述的电极式人工生态浮岛装置，其特征在于，所述阳极腔(1-11)的底部设置有阳极强化材料(1-3)。

4.根据权利要求3所述的电极式人工生态浮岛装置，其特征在于，所述阳极强化材料(1-3)为黄铁矿。

5.根据权利要求1所述的电极式人工生态浮岛装置，其特征在于，还包括用于固定三维立体阴极***(2)的固定支架(6)，所述固定支架(6)的底部固定于底泥中。

6.根据权利要求5所述的电极式人工生态浮岛装置，其特征在于，所述固定支架(6)包括若干个固定杆(6-1)，所述固定杆(6-1)包括第一杆体(6-11)和第二杆体(6-12)；所述第二杆体(6-12)的一端插接于第一杆体(6-11)内且第二杆体(6-12)能够沿第一杆体(6-11)方向运动；所述第二杆体(6-12)远离第一杆体(6-11)的一端与浮体(2-3)固定连接，所述第一杆体(6-11)远离第二杆体(6-12)的一端固定于底泥内。

7.根据权利要求1所述的电极式人工生态浮岛装置，其特征在于，所述阳极电极(1-2)和阴极电极(2-2)的材质为碳材料、金属材料或导电聚合物材料。

8.根据权利要求1所述的电极式人工生态浮岛装置，其特征在于，所述阳极支撑板(2-1)和阴极支撑板(2-2)的材质均为不导电的绝缘材料。

9.同步修复水体与底泥的方法，其特征在于，将权利要求1-8任一项所述的电极式人工生态浮岛装置安装于待处理的水体中。

10.根据权利要求9所述的同步修复水体与底泥的方法，其特征在于，所述阳极强化材料(1-3)埋置于泥水交界面下方15cm处的底泥中。

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